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JP7606969B2 - Power supply device, electric vehicle using the same, and power storage device - Google Patents

Power supply device, electric vehicle using the same, and power storage device Download PDF

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JP7606969B2 JP2021542628A JP2021542628A JP7606969B2 JP 7606969 B2 JP7606969 B2 JP 7606969B2 JP 2021542628 A JP2021542628 A JP 2021542628A JP 2021542628 A JP2021542628 A JP 2021542628A JP 7606969 B2 JP7606969 B2 JP 7606969B2
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Description

本発明は、電源装置及びこれを用いた電動車両並びに蓄電装置に関する。The present invention relates to a power supply device and an electric vehicle and a power storage device using the same.

電源装置は、電動車両の駆動用の電源装置や蓄電用の電源装置等に利用されている。このような電源装置は、充放電可能な複数の電池セルを複数枚積層している。また電池セルは、充放電によって外装缶が膨張することが知られている。一般的には、図12の斜視図に示すように、電源装置900は角型の外装缶の電池セル901を、絶縁性のスペーサ902と交互に積層した電池積層体の両側の端面に、それぞれエンドプレート903を配置し、エンドプレート903同士を金属製のバインドバー904で締結している。また、このような電源装置900は、図13に示すようにエンドプレートやバインドバーをブラケット960を介して電動車両等にボルトで締結するなどして固定されている。 Power supplies are used as power supplies for driving electric vehicles and power supplies for storing electricity. Such power supplies are made by stacking a plurality of battery cells that can be charged and discharged. It is also known that the exterior can of the battery cells expands when the cells are charged and discharged. In general, as shown in the perspective view of FIG. 12, a power supply unit 900 has end plates 903 arranged on both end faces of a battery stack in which battery cells 901 in rectangular exterior cans are alternately stacked with insulating spacers 902, and the end plates 903 are fastened together with a metal bind bar 904. In addition, such a power supply unit 900 is fixed to an electric vehicle or the like by fastening the end plates and bind bars with bolts via brackets 960 as shown in FIG. 13.

一方で、近年の高容量化の要求に伴い、電池積層体を構成する電池セルの積層数が増大する傾向にある。このような構成においては、各電池セルが膨張する膨化量が累積されて、電池積層体全体の伸び量が増える。この結果、電源装置を電動車両等に固定するブラケットの固定点に大きな負荷が掛かるという問題があった。例えば図13の側面図に示すような長さの電源装置900に対して、図14の側面図に示す電源装置700のように電池セルの積層数を増やすと、積層数に応じて延び量も累積されて大きくなる結果、電源装置700を固定するブラケット760の固定点に印加される応力負荷も過大となって、疲労や劣化が懸念される。On the other hand, in response to the demand for higher capacity in recent years, the number of stacked battery cells that make up the battery stack tends to increase. In such a configuration, the amount of expansion of each battery cell accumulates, and the amount of elongation of the entire battery stack increases. As a result, there is a problem that a large load is applied to the fixing point of the bracket that fixes the power supply device to an electric vehicle, etc. For example, for a power supply device 900 having a length as shown in the side view of FIG. 13, if the number of stacked battery cells is increased as in the power supply device 700 shown in the side view of FIG. 14, the amount of elongation accumulates and increases according to the number of stacked battery cells, and as a result, the stress load applied to the fixing point of the bracket 760 that fixes the power supply device 700 also becomes excessive, raising concerns about fatigue and deterioration.

また図13や図14の構成では、電池セルを締結するバインドバー904、704にブラケット960、760を固定しているところ、電池積層体の長尺化が進むと、膨化力を受けるバインドバーも長尺となって伸び量が増えるため、さらにブラケットに対する応力が大きくなる。 In addition, in the configurations of Figures 13 and 14, brackets 960, 760 are fixed to the bind bars 904, 704 that fasten the battery cells. As the length of the battery stack increases, the bind bars that are subjected to the expansion force also become longer, increasing the amount of elongation, which further increases the stress on the brackets.

このような伸び量に対応したブラケットやボルトを準備しようとすると、ブラケットの材質を高価なタイプに変更したり、板厚を増したりボルト径や本数が増えるなど、コストアップと重量増を招くという問題があった。 If we tried to prepare brackets and bolts that could accommodate this amount of elongation, we would have to change the bracket material to a more expensive type, increase the plate thickness, or increase the bolt diameter and number, which would result in increased costs and weight.

国際公開第2018/012224号International Publication No. 2018/012224

本発明の目的の一は、電池積層体が長くなった場合でも、電動車両等に固定する固定構造に大きな負荷がかからないようにした電源装置及びこれを用いた電動車両並びに蓄電装置を提供することにある。 One of the objects of the present invention is to provide a power supply device that prevents a large load from being placed on the fixing structure that fixes the device to an electric vehicle, etc., even when the battery stack becomes long, and an electric vehicle and a power storage device that use the same.

本発明のある側面に係る電源装置は、電力供給対象機器に固定するための電源装置であって、外装缶を角型とする複数の電池セルと、前記複数の電池セルを積層した電池積層体の両側端面を覆う一対のエンドプレートと、前記電池積層体の下面を覆う下部プレートと、前記複数の電池セルの積層方向に沿って延長された板状で、前記電池積層体の対向する側面にそれぞれ配置されて、前記下部プレートの上面に前記電池積層体を載置した状態で前記エンドプレート同士を締結する複数の締結部材と、前記下部プレートを、電力供給対象機器に固定するためのプレート固定機構と、前記下部プレートと前記締結部材とを、変位を許容する状態に連結する連結構造とを備える。 A power supply device according to one aspect of the present invention is a power supply device for fixing to a device to be powered, and includes a plurality of battery cells having rectangular outer cans, a pair of end plates covering both side ends of a battery stack formed by stacking the plurality of battery cells, a lower plate covering the underside of the battery stack, a plurality of fastening members that are plate-shaped extending along the stacking direction of the plurality of battery cells and are respectively arranged on opposing sides of the battery stack and fasten the end plates together with the battery stack placed on the upper surface of the lower plate, a plate fixing mechanism for fixing the lower plate to the device to be powered, and a connecting structure that connects the lower plate and the fastening members in a state that allows displacement.

上記構成により、電池セルの膨張の影響を受けるエンドプレートや締結部材でなく、膨化の影響を受けない下部プレートを、プレート固定機構で電力供給対象機器と固定する構造とすることで、電池セルの膨張や収縮によってプレート固定機構に応力が集中する事態を回避して、電源装置を安定的に電力供給機器に固定できる。 With the above configuration, the lower plate, which is not affected by the expansion of the battery cells, is fixed to the device to which power is supplied by the plate fixing mechanism, rather than the end plate or fastening members, which are affected by the expansion of the battery cells. This prevents stress from concentrating on the plate fixing mechanism due to the expansion and contraction of the battery cells, and enables the power supply unit to be stably fixed to the power supply device.

実施形態1に係る電源装置を電力供給対象機器に固定する様子を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a state in which the power supply device according to the first embodiment is fixed to a power supply target device. FIG. 図1の電源装置を斜め上方から見た分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of the power supply device of FIG. 1 as viewed obliquely from above. 図2の電源装置を斜め下方から見た分解斜視図である。3 is an exploded perspective view of the power supply device of FIG. 2 as viewed obliquely from below. 図2の電源装置の更なる分解斜視図である。FIG. 3 is a further exploded perspective view of the power supply device of FIG. 2 . 図1の電源装置のV-V線における垂直断面図である。2 is a vertical cross-sectional view of the power supply device of FIG. 1 taken along line VV. 変形例に係る伝熱シートを示す拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a heat transfer sheet according to a modified example. 図1のプレート固定機構及び連結構造を示す要部拡大断面図である。2 is an enlarged cross-sectional view of a main portion showing a plate fixing mechanism and a connecting structure of FIG. 1 . 図1の電源装置において電池積層体が変位する状態を示す模式側面図である。2 is a schematic side view showing a state in which a battery stack in the power supply device of FIG. 1 is displaced. FIG. エンジンとモータで走行するハイブリッド車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a power supply device mounted on a hybrid vehicle that runs on an engine and a motor. モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example in which a power supply device is mounted on an electric vehicle that runs only on a motor. 蓄電用の電源装置に適用する例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example of application to a power supply device for power storage. 従来の電源装置を示す分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view showing a conventional power supply device. 電源装置をブラケットを介して電動車両等に固定する様子を示す側面図である。4 is a side view showing a state in which the power supply device is fixed to an electric vehicle or the like via a bracket. FIG. 電池積層体を長くした電源装置をブラケットを介して電動車両等に固定する様子を示す側面図である。13 is a side view showing how the power supply device with the elongated battery stack is fixed to an electric vehicle or the like via a bracket. FIG.

本発明の実施形態は、以下の構成によって特定されてもよい。 An embodiment of the present invention may be characterized by the following configuration:

本発明の一実施形態に係る電源装置は、前記プレート固定機構が、前記下部プレートを、電力供給対象機器に固定するためのブラケットと固定するための固定具である。 In one embodiment of the power supply device of the present invention, the plate fixing mechanism is a fixing device for fixing the lower plate to a bracket for fixing the lower plate to the equipment to be supplied with power.

本発明の他の実施形態に係る電源装置は、電力供給対象機器に固定するための電源装置であって、外装缶を角型とする複数の電池セルと、前記複数の電池セルを積層した電池積層体の両側端面を覆う一対のエンドプレートと、前記電池積層体の下面を覆う下部プレートと、前記複数の電池セルの積層方向に沿って延長された板状で、前記電池積層体の対向する側面にそれぞれ配置されて、前記下部プレートの上面に前記電池積層体を載置した状態で前記エンドプレート同士を締結する複数の締結部材と、前記下部プレートを、電力供給対象機器に固定するためのブラケットと、前記下部プレートと前記ブラケットを固定するための固定具と、前記下部プレートと前記締結部材とを、変位を許容する状態に連結する連結構造とを備える。上記構成により、電池セルの膨張の影響を受けるエンドプレートや締結部材でなく、膨化の影響を受けない下部プレートを、固定具でブラケットと固定し、このブラケットを介して電力供給対象機器に固定する構造とすることで、電池セルの膨張や収縮によってブラケットに応力が集中する事態を回避して、電源装置を安定的に電力供給機器に固定できる。 A power supply device according to another embodiment of the present invention is a power supply device for fixing to a device to which power is supplied, and includes a plurality of battery cells having rectangular exterior cans, a pair of end plates covering both end faces of a battery stack in which the plurality of battery cells are stacked, a lower plate covering the lower face of the battery stack, a plurality of fastening members that are plate-shaped extending along the stacking direction of the plurality of battery cells and arranged on opposite sides of the battery stack, and fasten the end plates together in a state in which the battery stack is placed on the upper face of the lower plate, a bracket for fixing the lower plate to the device to which power is supplied, a fastener for fixing the lower plate to the bracket, and a connecting structure for connecting the lower plate to the fastening member in a state that allows displacement. With the above configuration, the lower plate, which is not affected by the expansion of the battery cells but is not affected by the expansion of the end plate or fastening member, is fixed to the bracket with a fastener, and the power supply device is fixed to the device to which power is supplied via the bracket, thereby avoiding the situation in which stress is concentrated on the bracket due to the expansion or contraction of the battery cells, and the power supply device can be stably fixed to the power supply device.

また、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記ブラケットが、前記一対のエンドプレートからそれぞれ突出する姿勢に固定されている。In addition, in another embodiment of the power supply device of the present invention, the bracket is fixed in a position in which it protrudes from each of the pair of end plates.

さらに、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記プレート固定機構が、前記下部プレートに形成されたプレート固定ねじ穴と、前記ブラケットに開口されたブラケット固定穴と、前記プレート固定ねじ穴とブラケット固定穴に挿入されるプレート固定ボルトとで構成され、前記プレート固定ねじ穴及びブラケット固定穴に挿入されたプレート固定ボルトは、その上面が、前記下部プレートの主面よりも低い高さとなるよう構成されている。上記構成により、プレート固定機構で下部プレートをブラケットに固定した状態で、プレート固定ボルトをプレート固定ねじ穴から上面に突出させないようにして、下部プレートの上面で電池セルの膨張や縮小による電池積層体の変位がプレート固定ボルトによって阻害される事態を回避できる。 In a power supply device according to another embodiment of the present invention, the plate fixing mechanism is composed of a plate fixing screw hole formed in the lower plate, a bracket fixing hole opened in the bracket, and a plate fixing bolt inserted into the plate fixing screw hole and bracket fixing hole, and the plate fixing bolt inserted into the plate fixing screw hole and bracket fixing hole is configured so that its upper surface is lower than the main surface of the lower plate. With the above configuration, when the lower plate is fixed to the bracket by the plate fixing mechanism, the plate fixing bolt does not protrude from the plate fixing screw hole to the upper surface, thereby preventing the plate fixing bolt from hindering the displacement of the battery stack due to expansion or contraction of the battery cells on the upper surface of the lower plate.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記連結構造が、前記締結部材又は下部プレートのいずれか一方に形成された、前記複数の電池セルの積層方向に沿って延長された長穴と、前記締結部材又は下部プレートのいずれか他方の、前記長穴と対応する位置に形成された穴部と、前記長穴及び穴部を挿通して、前記下部プレートと締結部材との界面の相対的な変位を許容する状態に螺合される長穴ねじとを有する。上記構成により、電池セルの膨張、収縮によって変位する締結部材と、下部プレートとの界面における変位を許容しつつも、下部プレートと締結部材との連結状態を維持することが可能となる。 Furthermore, in a power supply device according to another embodiment of the present invention, the connection structure includes an elongated hole formed in either the fastening member or the lower plate, extending along the stacking direction of the plurality of battery cells, a hole formed in the other of the fastening member or the lower plate at a position corresponding to the elongated hole, and an elongated screw that is inserted through the elongated hole and the hole and screwed into a state that allows relative displacement of the interface between the lower plate and the fastening member. With the above configuration, it is possible to maintain the connection between the lower plate and the fastening member while allowing displacement at the interface between the fastening member and the lower plate, which is displaced due to expansion and contraction of the battery cells.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記連結構造が、さらに、前記締結部材又は下部プレートのいずれか一方の、前記複数の電池セルの積層方向の中央部分に形成された丸穴と、前記締結部材又は下部プレートのいずれか他方の、前記丸穴と対応する位置に螺合される丸穴ねじとを備え、前記長穴は、前記締結部材又は下部プレートのいずれか一方において、前記複数の電池セルの積層方向の端部の両方にそれぞれ形成されており、前記長穴ねじは、前記締結部材又は下部プレートのいずれか他方において、前記長穴と対応する位置にそれぞれ螺合されている。上記構成により、変位の少ない長手方向の中央を丸穴と丸穴ねじの螺合により固定しつつ、変位の相対的に大きい端部は長穴として、長手方向への多少の変位を許容することが可能となる。 In yet another embodiment of the power supply device of the present invention, the connection structure further comprises a round hole formed in the center of the stacking direction of the plurality of battery cells in either the fastening member or the lower plate, and a round hole screw screwed into the other of the fastening member or the lower plate at a position corresponding to the round hole, and the long hole is formed in either the fastening member or the lower plate at both ends of the stacking direction of the plurality of battery cells, and the long hole screw is screwed into the other of the fastening member or the lower plate at a position corresponding to the long hole. With the above configuration, it is possible to fix the center in the longitudinal direction, which has little displacement, by screwing in the round hole and the round hole screw, while allowing some displacement in the longitudinal direction for the ends, which have relatively large displacement, as long holes.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記プレート固定機構と、前記連結構造とが、同軸上に形成されており、前記プレート固定機構を構成する、前記下部プレートに形成されたプレート固定ねじ穴が、前記連結構造を構成する、前記下部プレートに形成された穴部であり、前記プレート固定機構を構成する、前記プレート固定ねじ穴とブラケット固定穴に挿入されるプレート固定ボルトが、前記連結構造を構成する、前記穴部を挿通して、前記下部プレートと締結部材との界面の相対的な変位を許容する状態に螺合される長穴ねじである。 Furthermore, in a power supply device according to another embodiment of the present invention, the plate fixing mechanism and the connecting structure are formed coaxially, the plate fixing screw hole formed in the lower plate constituting the plate fixing mechanism is a hole portion formed in the lower plate constituting the connecting structure, and the plate fixing bolt inserted into the plate fixing screw hole and bracket fixing hole constituting the plate fixing mechanism is a long hole screw that is inserted through the hole portion constituting the connecting structure and screwed into a state that allows relative displacement of the interface between the lower plate and the fastening member.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、さらに、前記下部プレートの上面と、前記電池積層体の下面との間に介在されて、前記下部プレートと電池積層体とを熱結合状態とする伝熱シートを備えている。Furthermore, the power supply device according to another embodiment of the present invention further includes a heat transfer sheet interposed between the upper surface of the lower plate and the lower surface of the battery stack, thermally coupling the lower plate and the battery stack.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記伝熱シートが、弾性を有する絶縁性の部材で構成されている。 Furthermore, in another embodiment of the power supply device of the present invention, the heat transfer sheet is made of an elastic insulating material.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電源装置は、前記電池積層体の平面視における矩形状のアスペクト比が5以上である。Furthermore, in another embodiment of the power supply device of the present invention, the rectangular aspect ratio of the battery stack in a plan view is 5 or greater.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る電動車両は、上記何れかの電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備える。Furthermore, an electric vehicle according to another embodiment of the present invention comprises any of the power supply devices described above, a motor for driving that is supplied with power from the power supply device, a vehicle body mounting the power supply device and the motor, and wheels driven by the motor to drive the vehicle body.

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る蓄電装置は、上記何れかの電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラと備えて、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御する。 Furthermore, a power storage device according to another embodiment of the present invention comprises any of the power supply devices described above and a power supply controller that controls charging and discharging to the power supply device, and the power supply controller enables charging of the battery cells using external power and controls charging of the battery cells.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。 The following describes an embodiment of the present invention based on the drawings. However, the following embodiment is an example for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following. In addition, this specification does not specify the members shown in the claims to the members of the embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, and relative positions of the components described in the embodiment are not intended to limit the scope of the present invention, and are merely explanatory examples, unless otherwise specified. The size and positional relationship of the components shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation. Furthermore, in the following explanation, the same name and symbol indicate the same or similar components, and detailed explanations will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured with the same material so that multiple elements are used by one material, or conversely, the function of one material can be shared by multiple materials. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be applicable to other examples and embodiments.

実施形態に係る電源装置は、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載されて走行用モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。以下の例では、電動車両の駆動用の電源装置に適用した実施形態について、説明する。
[実施形態1]
The power supply device according to the embodiment is used for various purposes, such as a power supply mounted on an electric vehicle such as a hybrid car or an electric car to supply power to a driving motor, a power supply for storing power generated by natural energy such as solar power generation or wind power generation, or a power supply for storing late-night power, and is particularly used as a power supply suitable for large power and large current applications. In the following example, an embodiment applied to a power supply device for driving an electric vehicle will be described.
[Embodiment 1]

本発明の実施形態1に係る電源装置100を、図1~図8にそれぞれ示す。これらの図において、図1は実施形態1に係る電源装置100を電力供給対象機器PDに固定する様子を示す分解斜視図、図2は図1の電源装置100を斜め上方から見た分解斜視図、図3は図2の電源装置100を斜め下方から見た分解斜視図、図4は図2の電源装置100の更なる分解斜視図、図5は図1の電源装置100のV-V線における垂直断面図、図6は変形例に係る伝熱シート40を示す拡大断面図、図7は図1のプレート固定機構及び連結構造を示す要部拡大断面図、図8は図1の電源装置100において電池積層体10が変位する状態を示す模式側面図を、それぞれ示している。
(電力供給対象機器PD)
A power supply device 100 according to a first embodiment of the present invention is shown in Figures 1 to 8. In these figures, Figure 1 is an exploded perspective view showing how the power supply device 100 according to the first embodiment is fixed to a power supply target device PD, Figure 2 is an exploded perspective view of the power supply device 100 of Figure 1 seen obliquely from above, Figure 3 is an exploded perspective view of the power supply device 100 of Figure 2 seen obliquely from below, Figure 4 is a further exploded perspective view of the power supply device 100 of Figure 2, Figure 5 is a vertical cross-sectional view taken along line V-V of the power supply device 100 of Figure 1, Figure 6 is an enlarged cross-sectional view showing a heat transfer sheet 40 according to a modified example, Figure 7 is an enlarged cross-sectional view of a main portion showing the plate fixing mechanism and connecting structure of Figure 1, and Figure 8 is a schematic side view showing a state in which the battery stack 10 in the power supply device 100 of Figure 1 is displaced.
(Power supply target device PD)

電源装置100は、電動車両等の電力供給対象機器PDに、ブラケット60を介して固定されている。図1の例では、電動車両に形成された凹部DIに、電源装置100を収納すると共に、ブラケット60を介して電源装置100の長手方向の両端を固定する。
(ブラケット60)
The power supply device 100 is fixed to a power supply target device PD, such as an electric vehicle, via a bracket 60. In the example of Fig. 1, the power supply device 100 is housed in a recess DI formed in the electric vehicle, and both ends of the power supply device 100 in the longitudinal direction are fixed via the bracket 60.
(Bracket 60)

ブラケット60は、図2~図3に示すように、階段状に折曲された金属片で構成され、電源装置100に固定した状態で、一対のエンドプレート20からそれぞれ突出する姿勢に固定されている。ブラケット60の形状は一例であり、電力供給対象機器に固定可能な任意の形状が利用できる。また、ブラケットを利用することなく、電源装置を直接電力供給対象機器PDに固定する構造としてもよい。本明細書における電源装置において、ブラケットは任意であり、ブラケットを含めた構成を電源装置と呼ぶ場合と、ブラケットを含まず電源装置を呼ぶ場合の両方を包含する。図2~図3は、ブラケット60を含む電源装置100を示している。また図4は、ブラケットを含まない電源装置100を示している。 As shown in Figures 2 and 3, the bracket 60 is composed of a metal piece bent in a stepped shape, and when fixed to the power supply unit 100, it is fixed in a position where it protrudes from each of the pair of end plates 20. The shape of the bracket 60 is one example, and any shape that can be fixed to the power supply target device can be used. Also, the power supply unit may be directly fixed to the power supply target device PD without using a bracket. In the power supply unit in this specification, the bracket is optional, and the term "power supply unit" includes both a configuration including a bracket and a power supply unit without a bracket. Figures 2 and 3 show the power supply unit 100 including the bracket 60. Also, Figure 4 shows the power supply unit 100 without a bracket.

電源装置100は、図1に示すように電力供給対象機器PDに固定するためのプレート固定機構6を下部プレート50(詳細は後述)に設けている。ブラケット60を用いて電源装置100を電力供給対象機器PDに固定する場合は、プレート固定機構6は、下部プレート50をブラケット60と固定するための固定具となる。
(電源装置100)
1, the power supply device 100 is provided with a plate fixing mechanism 6 on a lower plate 50 (described in detail later) for fixing the power supply device 100 to the power supply target device PD. When the power supply device 100 is fixed to the power supply target device PD using a bracket 60, the plate fixing mechanism 6 serves as a fixing tool for fixing the lower plate 50 to the bracket 60.
(Power supply device 100)

電源装置100は、図2~図4に示すように、複数の電池セル1を積層した電池積層体10と、この電池積層体10の両側端面を覆う一対のエンドプレート20と、この電池積層体10の底面に配置される電池側プレート14と、エンドプレート20同士を締結する複数の締結部材15と、電池積層体10を下面に配置された伝熱シート40と、伝熱シート40の下面に配置された下部プレート50を備える。As shown in Figures 2 to 4, the power supply unit 100 comprises a battery stack 10 formed by stacking multiple battery cells 1, a pair of end plates 20 covering both side ends of the battery stack 10, a battery side plate 14 arranged on the bottom surface of the battery stack 10, multiple fastening members 15 fastening the end plates 20 together, a heat transfer sheet 40 arranged on the underside of the battery stack 10, and a lower plate 50 arranged on the underside of the heat transfer sheet 40.

締結部材15は、複数の電池セル1の積層方向に沿って延長された板状に形成される。この締結部材15は、電池積層体10の対向する側面にそれぞれ配置されて、下部プレート50の上面に電池積層体10を載置した状態でエンドプレート20同士を締結する。The fastening members 15 are formed in a plate shape extending along the stacking direction of the multiple battery cells 1. The fastening members 15 are disposed on the opposing side surfaces of the battery stack 10, and fasten the end plates 20 together with the battery stack 10 placed on the upper surface of the lower plate 50.

電池側プレート14は、電池積層体10の底面側に配置されると共に、締結部材15と固定される。この電池側プレート14は、金属板等で構成される。また電池側プレート14と電池積層体10の底面との間は、絶縁シート等を介して絶縁される。The battery side plate 14 is disposed on the bottom side of the battery stack 10 and is fixed with fastening members 15. The battery side plate 14 is made of a metal plate or the like. The battery side plate 14 and the bottom surface of the battery stack 10 are insulated from each other via an insulating sheet or the like.

下部プレート50は、この上面に伝熱シート40を介して載置された電池積層体10を放熱する。また伝熱シート40は、下部プレート50の上面と電池積層体10の下面との間に介在されて、下部プレート50と電池積層体10との熱結合状態を安定させる。これによって、電池セル1の充放電によって電池積層体10が発熱しても、伝熱シート40を介して下部プレート50に熱伝導して放熱する。
(電池積層体10)
The lower plate 50 dissipates heat from the battery stack 10, which is placed on its upper surface via the heat transfer sheet 40. The heat transfer sheet 40 is also interposed between the upper surface of the lower plate 50 and the lower surface of the battery stack 10, stabilizing the thermal coupling state between the lower plate 50 and the battery stack 10. As a result, even if the battery stack 10 generates heat due to charging and discharging of the battery cells 1, the heat is conducted to the lower plate 50 via the heat transfer sheet 40 and dissipated.
(Battery stack 10)

電池積層体10は、図2~図4に示すように、正負の電極端子2を備える複数の電池セル1と、これら複数の電池セル1の電極端子2に接続されて、複数の電池セル1を並列かつ直列に接続するバスバー(図示せず)を備える。これらのバスバーを介して複数の電池セル1を並列や直列に接続している。電池セル1は、充放電可能な二次電池である。電源装置100は、複数の電池セル1が並列に接続されて並列電池グループを構成すると共に、複数の並列電池グループが直列に接続されて、多数の電池セル1が並列かつ直列に接続される。図4に示す電源装置100は、複数の電池セル1を積層して電池積層体10を形成している。また電池積層体10の両端面には一対のエンドプレート20が配置される。このエンドプレート20同士に、締結部材15の端部を固定して、積層状態の電池セル1を押圧した状態に固定する。
(電池セル1)
As shown in FIGS. 2 to 4, the battery stack 10 includes a plurality of battery cells 1 each having positive and negative electrode terminals 2, and bus bars (not shown) that are connected to the electrode terminals 2 of the plurality of battery cells 1 and connect the plurality of battery cells 1 in parallel and in series. The plurality of battery cells 1 are connected in parallel and in series via these bus bars. The battery cells 1 are secondary batteries that can be charged and discharged. In the power supply device 100, a plurality of battery cells 1 are connected in parallel to form parallel battery groups, and a plurality of parallel battery groups are connected in series to connect many battery cells 1 in parallel and in series. The power supply device 100 shown in FIG. 4 forms the battery stack 10 by stacking a plurality of battery cells 1. A pair of end plates 20 are also arranged on both end faces of the battery stack 10. Ends of fastening members 15 are fixed to the end plates 20 to fix the stacked battery cells 1 in a pressed state.
(Battery cell 1)

電池セル1は、幅広面である主面の外形を四角形とし、一定のセル厚さを有する角形電池であって、幅よりも厚さを薄くしている。さらに、電池セル1は、充放電できる二次電池であって、リチウムイオン二次電池としている。ただ、本発明は電池セルを角形電池には特定せず、またリチウムイオン二次電池にも特定しない。電池セルには、充電できる全ての電池、例えばリチウムイオン二次電池以外の非水系電解液二次電池や、ニッケル水素電池セルなども使用できる。 Battery cell 1 is a prismatic battery with a rectangular outer shape on the main surface, which is the wide surface, and a constant cell thickness, with the thickness being thinner than the width. Furthermore, battery cell 1 is a secondary battery that can be charged and discharged, and is a lithium-ion secondary battery. However, the present invention does not specify the battery cell as a prismatic battery, nor does it specify it as a lithium-ion secondary battery. All batteries that can be recharged can be used as battery cells, such as non-aqueous electrolyte secondary batteries other than lithium-ion secondary batteries, and nickel-metal hydride battery cells.

電池セル1は、正負の電極板を積層した電極体を外装缶1aに収納して、電解液を充填して気密に密閉している。外装缶1aは、底を閉塞する四角い筒状に成形しており、この上方の開口部を金属板の封口板1bで気密に閉塞している。外装缶1aは、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工して製作される。封口板1bは、外装缶1aと同じように、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。封口板1bは、外装缶1aの開口部に挿入され、封口板1bの外周と外装缶1aの内周との境界にレーザ光を照射して、封口板1bを外装缶1aにレーザ溶接して気密に固定している。
(電極端子2)
The battery cell 1 is configured such that an electrode assembly, which is made up of stacked positive and negative electrode plates, is housed in an outer can 1a, which is then filled with an electrolyte and sealed airtight. The outer can 1a is formed into a square cylindrical shape with a closed bottom, and its upper opening is airtightly closed with a metal sealing plate 1b. The outer can 1a is manufactured by deep drawing a metal plate such as aluminum or an aluminum alloy. The sealing plate 1b, like the outer can 1a, is manufactured from a metal plate such as aluminum or an aluminum alloy. The sealing plate 1b is inserted into the opening of the outer can 1a, and the boundary between the outer periphery of the sealing plate 1b and the inner periphery of the outer can 1a is irradiated with a laser beam to the boundary, thereby laser welding the sealing plate 1b to the outer can 1a and hermetically fixing it thereto.
(Electrode terminal 2)

電池セル1は、図4等に示すように天面である封口板1bを端子面1Xとして、この端子面1Xの両端部に正負の電極端子2を固定している。電極端子2は、突出部を円柱状としている。ただ、突出部は、必ずしも円柱状とする必要はなく、多角柱状又は楕円柱状とすることもできる。As shown in Figure 4 etc., the battery cell 1 has a terminal surface 1X formed by the sealing plate 1b, which is the top surface, and positive and negative electrode terminals 2 are fixed to both ends of this terminal surface 1X. The electrode terminals 2 have cylindrical protrusions. However, the protrusions do not necessarily have to be cylindrical, and can also be polygonal or elliptical.

電池セル1の封口板1bに固定される正負の電極端子2の位置は、正極と負極が左右対称となる位置としている。これにより、図4等に示すように、電池セル1を左右反転させて積層し、隣接して接近する正極と負極の電極端子2をバスバーで接続することで、隣接する電池セル1同士を直列に接続できるようにしている。なお、本発明は、電池積層体を構成する電池セルの個数とその接続状態を特定しない。後述する他の実施形態も含めて、電池積層体を構成する電池セルの個数、及びその接続状態を種々に変更することもできる。The positions of the positive and negative electrode terminals 2 fixed to the sealing plate 1b of the battery cell 1 are such that the positive and negative electrodes are symmetrical. As a result, as shown in FIG. 4 and other figures, the battery cells 1 are stacked in a reversed state, and adjacent positive and negative electrode terminals 2 that are close to each other are connected by a bus bar, so that adjacent battery cells 1 can be connected in series. Note that the present invention does not specify the number of battery cells that make up the battery stack and their connection state. The number of battery cells that make up the battery stack and their connection state can be changed in various ways, including other embodiments described below.

複数の電池セル1は、各電池セル1の厚さ方向が積層方向となるように積層されて、電池積層体10を構成している。電池積層体10は、正負の電極端子2を設けている端子面1X、図4においては封口板1bが同一平面となるように、複数の電池セル1を積層している。The multiple battery cells 1 are stacked so that the thickness direction of each battery cell 1 is the stacking direction to form a battery stack 10. In the battery stack 10, the multiple battery cells 1 are stacked so that the terminal surfaces 1X on which the positive and negative electrode terminals 2 are provided, and in FIG. 4, the sealing plate 1b, are flush with each other.

電池積層体10は、隣接して積層される電池セル1同士の間に、絶縁スペーサ16を介在させてもよい。絶縁スペーサ16は、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状又はシート状に製作されている。絶縁スペーサ16は、電池セル1の対向面とほぼ等しい大きさのプレート状とする。この絶縁スペーサ16を互いに隣接する電池セル1の間に積層して、隣接する電池セル1同士を絶縁できる。なお、隣接する電池セル間に配置されるスペーサとしては、電池セルとスペーサの間に冷却気体の流路が形成される形状のスペーサを用いることもできる。また、電池セルの表面を絶縁材で被覆することもできる。例えばPET樹脂等のシュリンクフィルムで電池セルの電極部分を除く外装缶の表面を覆ってもよい。この場合は、絶縁スペーサを省略してもよい。また、複数の電池セルを多並列、多直列に接続する電源装置においては、互いに直列に接続される電池セル同士の間に絶縁スペーサを介在させて絶縁する一方、互いに並列に接続される電池セル同士においては、隣接する外装缶同士に電圧差が生じないので、これらの電池セルの間の絶縁スペーサを省略することもできる。The battery stack 10 may have an insulating spacer 16 between adjacent stacked battery cells 1. The insulating spacer 16 is made of an insulating material such as resin in the form of a thin plate or sheet. The insulating spacer 16 is a plate having a size approximately equal to the size of the opposing surface of the battery cell 1. The insulating spacer 16 can be stacked between adjacent battery cells 1 to insulate the adjacent battery cells 1 from each other. Note that, as the spacer to be placed between adjacent battery cells, a spacer having a shape in which a flow path for cooling gas is formed between the battery cell and the spacer can also be used. The surface of the battery cell can also be covered with an insulating material. For example, the surface of the exterior can excluding the electrode portion of the battery cell can be covered with a shrink film such as PET resin. In this case, the insulating spacer may be omitted. In addition, in a power supply device in which multiple battery cells are connected in parallel or in series, insulating spacers are interposed between the battery cells connected in series to insulate them from each other, while no voltage difference occurs between adjacent exterior cans between battery cells connected in parallel to each other, so the insulating spacer between these battery cells can also be omitted.

さらに、図4に示す電源装置100は、電池積層体10の両端面にエンドプレート20を配置している。なおエンドプレート20と電池積層体10の間に端面スペーサ17を介在させて、これらを絶縁してもよい。端面スペーサ17も、樹脂等の絶縁材で薄いプレート状又はシート状に製作できる。 Furthermore, the power supply device 100 shown in Figure 4 has end plates 20 arranged on both end faces of the battery stack 10. End surface spacers 17 may be interposed between the end plates 20 and the battery stack 10 to insulate them. The end surface spacers 17 can also be made into a thin plate or sheet shape using an insulating material such as resin.

実施形態1に係る電源装置100は、複数の電池セル1が互いに積層される電池積層体10において、互いに隣接する複数の電池セル1の電極端子2同士をバスバーで接続して、複数の電池セル1を並列かつ直列に接続する。また、電池積層体10とバスバーとの間にバスバーホルダを配置してもよい。バスバーホルダを用いることで、複数のバスバーを互いに絶縁し、かつ電池セルの端子面とバスバーとを絶縁しながら、複数のバスバーを電池積層体の上面の定位置に配置できる。In the power supply device 100 according to the first embodiment, the electrode terminals 2 of adjacent battery cells 1 are connected to each other by a bus bar in a battery stack 10 in which multiple battery cells 1 are stacked on top of each other, thereby connecting the multiple battery cells 1 in parallel and in series. A bus bar holder may also be disposed between the battery stack 10 and the bus bar. By using the bus bar holder, the multiple bus bars can be disposed in fixed positions on the upper surface of the battery stack while insulating the multiple bus bars from each other and insulating the terminal surfaces of the battery cells from the bus bar.

バスバーは、金属板を裁断、加工して所定の形状に製造される。バスバーを構成する金属板には、電気抵抗が小さく、軽量である金属、例えばアルミニウム板や銅板、あるいはこれらの合金が使用できる。ただ、バスバーの金属板は、電気抵抗が小さくて軽量である他の金属やこれらの合金も使用できる。
(エンドプレート20)
Busbars are manufactured by cutting and processing metal sheets into a desired shape. The metal sheets that make up the busbars can be made of metals that have low electrical resistance and are lightweight, such as aluminum sheets or copper sheets, or alloys of these. However, other metals that have low electrical resistance and are lightweight, or alloys of these metals, can also be used for the metal sheets of the busbars.
(End plate 20)

エンドプレート20は、図4に示すように、電池積層体10の両端に配置されると共に、電池積層体10の両側面に沿って配置される左右一対の締結部材15を介して締結される。エンドプレート20は、電池積層体10の電池セル1の積層方向における両端であって、端面スペーサ17の外側に配置されて電池積層体10を両端から挟着している。
(締結部材15)
4, the end plates 20 are arranged at both ends of the battery stack 10 and are fastened via a pair of left and right fastening members 15 arranged along both side surfaces of the battery stack 10. The end plates 20 are located at both ends of the battery stack 10 in the stacking direction of the battery cells 1, outside the end spacers 17, and sandwich the battery stack 10 from both ends.
(Fastening member 15)

締結部材15は、両端を電池積層体10の両端面に配置されたエンドプレート20に固定される。複数の締結部材15でもってエンドプレート20を固定し、もって電池積層体10を積層方向に締結している。各締結部材15は、図2~図4に示すように、電池積層体10の側面に沿う所定の幅と所定の厚さを有する金属製で、電池積層体10の両側面に対向して配置されている。この締結部材15には、鉄などの金属板、好ましくは、鋼板が使用できる。金属板からなる締結部材15は、プレス成形等により折曲加工されて所定の形状に形成される。Both ends of the fastening member 15 are fixed to end plates 20 arranged on both end faces of the battery stack 10. The end plates 20 are fixed with a plurality of fastening members 15, thereby fastening the battery stack 10 in the stacking direction. As shown in Figures 2 to 4, each fastening member 15 is made of metal with a predetermined width and thickness that fits along the side of the battery stack 10, and is arranged opposite both side faces of the battery stack 10. This fastening member 15 can be made of a metal plate such as iron, preferably a steel plate. The fastening member 15 made of a metal plate is bent by press molding or the like to be formed into a predetermined shape.

この締結部材15は、図4の分解斜視図に示すように、締結主面15aの長手方向の端部、すなわち電池積層体10の積層方向の両端において、L字状に折曲させたエンドプレート係止片15bを設けている。このエンドプレート係止片15bを、エンドプレート20に螺合するなどして、エンドプレート20同士を固定する。As shown in the exploded perspective view of Figure 4, the fastening member 15 has end plate locking pieces 15b bent into an L shape at the longitudinal ends of the fastening main surface 15a, i.e., at both ends in the stacking direction of the battery stack 10. The end plate locking pieces 15b are screwed into the end plates 20 to secure the end plates 20 together.

また締結部材15は、図4の分解斜視図及び図5の垂直断面図に示すように、締結主面15aの下端をL字状に折曲して、下部プレート連結片15dを形成している。さらに締結主面15aの上端を折曲して、電池積層体10の上面の端部を押圧する押圧片15cを形成している。このように締結部材15は、電池積層体10の左右側面において、電池積層体10の上下面を隅部から覆う。As shown in the exploded perspective view of Figure 4 and the vertical cross-sectional view of Figure 5, the fastening member 15 has a lower end of the fastening surface 15a bent into an L-shape to form a lower plate connecting piece 15d. Furthermore, the upper end of the fastening surface 15a is bent to form a pressing piece 15c that presses against the edge of the upper surface of the battery stack 10. In this way, the fastening member 15 covers the upper and lower surfaces of the battery stack 10 from the corners on the left and right side surfaces of the battery stack 10.

押圧片15cは、電池積層体10の電池セル1の上面を個別に押圧できるように、電池セル毎に分離されている。これにより、各押圧片15cは隣接する押圧片15cから独立して電池セル1を下部プレート50側に押し付けることができる。このようにして、各電池セル1が下部プレート50から浮き上がることを阻止して高さ方向に保持し、振動や衝撃等が電池積層体10に印加されても、各電池セル1が上下方向に位置ずれしないように維持できる。The pressing pieces 15c are separated for each battery cell so that they can individually press the upper surfaces of the battery cells 1 of the battery stack 10. This allows each pressing piece 15c to press the battery cell 1 against the lower plate 50 independently of the adjacent pressing pieces 15c. In this way, each battery cell 1 is prevented from floating up from the lower plate 50 and is held in the height direction, and each battery cell 1 can be kept from shifting in position in the vertical direction even if vibrations, shocks, etc. are applied to the battery stack 10.

なお、締結部材15の形状や、エンドプレート20との締結構造は、既知の構造を適宜利用できる。例えば締結部材の両端をL字状に折曲させることなく平板状とし、エンドプレートの側面と螺合するよう構成してもよい。あるいは締結部材がエンドプレートの側面と対向する部分を、段差状に係合する係合構造として、締結部材をエンドプレートの側面に係合構造でもって係合した状態で、さらに螺合させる構造としてもよい。The shape of the fastening member 15 and the fastening structure with the end plate 20 can be appropriately made of known structures. For example, both ends of the fastening member may be flat without being bent into an L-shape, and configured to screw into the side of the end plate. Alternatively, the portion of the fastening member facing the side of the end plate may be configured as an engagement structure that engages in a stepped shape, and the fastening member may be further screwed into the side of the end plate in a state where it is engaged with the engagement structure.

多数の電池セル1を積層している電源装置100は、複数の電池セル1からなる電池積層体10の両端に配置されるエンドプレート20を締結部材15で連結することで、複数の電池セル1を拘束するように構成されている。複数の電池セル1を、高い剛性をもつエンドプレート20や締結部材15を介して拘束することで、充放電や劣化に伴う電池セル1の膨張、変形、相対移動、振動による誤動作などを抑制できる。The power supply device 100, which is made up of a large number of stacked battery cells 1, is configured to restrain the multiple battery cells 1 by connecting end plates 20 arranged at both ends of the battery stack 10 made up of the multiple battery cells 1 with fastening members 15. By restraining the multiple battery cells 1 via the highly rigid end plates 20 and fastening members 15, it is possible to suppress the expansion, deformation, relative movement, and malfunction due to vibration of the battery cells 1 caused by charging/discharging and deterioration.

また締結部材15と電池積層体10の間には、絶縁シートが介在される。絶縁シートは絶縁性を備える材質、例えば樹脂などで構成され、金属製の締結部材15と電池セル1との間を絶縁している。An insulating sheet is also interposed between the fastening members 15 and the battery stack 10. The insulating sheet is made of an insulating material, such as resin, and provides insulation between the metal fastening members 15 and the battery cells 1.

なお、電池積層体や電池積層体の表面が絶縁されている場合、例えば電池セルが絶縁性のケースに収納されていたり、樹脂製の熱収縮性チューブで覆われている場合、又は締結部材の表面に絶縁性の塗料やコーティングが施されている場合、あるいは締結部材が絶縁性の材質で構成されている場合等は、絶縁シートを不要とできる。また絶縁シートは、上述したバスバーを保持するバスバーホルダと兼用するように構成してもよい。
(伝熱シート40)
Note that the insulating sheet may not be necessary if the battery stack or its surfaces are insulated, for example if the battery cells are housed in an insulating case or covered with a resin heat-shrinkable tube, or if the surfaces of the fastening members are coated with an insulating paint or coating, or if the fastening members are made of an insulating material, etc. The insulating sheet may also be configured to serve as the bus bar holder that holds the bus bars described above.
(Heat transfer sheet 40)

伝熱シート40は、絶縁性を備えつつ、熱伝導性に優れた材質で構成される。また伝熱シート40は弾性又は可撓性を有しており、下部プレート50と電池積層体10との間で押圧されて変形し、これらの界面で隙間なく密着して、熱結合状態とする。このような伝熱シート40としては、シリコーン樹脂などが好適に利用できる。また、熱伝導性を増すため酸化アルミニウムなどのフィラーを添加してもよい。
(低摩擦抵抗領域42)
The heat transfer sheet 40 is made of a material that is insulating and has excellent thermal conductivity. The heat transfer sheet 40 is elastic or flexible, and is deformed when pressed between the lower plate 50 and the battery stack 10, and is in close contact with the interface between them without any gaps, creating a thermally bonded state. Silicone resin or the like is preferably used as the heat transfer sheet 40. A filler such as aluminum oxide may be added to increase thermal conductivity.
(Low frictional resistance area 42)

また伝熱シート40の上面には、電池積層体10と摩擦抵抗を低減する低摩擦抵抗領域42を設けることが好ましい。このような低摩擦抵抗領域42として、例えば図6の断面図に示すように、別部材の摺動シートを伝熱シート40の上面に配置してもよい。摺動シートは、伝熱シート40よりも摩擦抵抗の少ない材質とする。これによって、伝熱シート40の上面で電池積層体10が膨張、収縮によって変位する際、伝熱シート40の上面を摺動させてしわの発生を避け、熱結合状態を維持できる。このような摺動シートとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが好ましく、特に2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが好適である。It is also preferable to provide a low friction resistance area 42 on the upper surface of the heat transfer sheet 40 to reduce frictional resistance with the battery stack 10. For example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 6, a sliding sheet of a separate member may be placed on the upper surface of the heat transfer sheet 40 as such a low friction resistance area 42. The sliding sheet is made of a material with lower friction resistance than the heat transfer sheet 40. This allows the upper surface of the heat transfer sheet 40 to slide when the battery stack 10 is displaced by expansion and contraction on the upper surface of the heat transfer sheet 40, thereby preventing wrinkles from occurring and maintaining a thermally bonded state. As such a sliding sheet, for example, a polyethylene terephthalate (PET) film is preferable, and in particular, a biaxially oriented polyethylene terephthalate film is suitable.

また、伝熱シートの表面に、摩擦抵抗を限定する領域を設けてもよい。例えば伝熱シートの表面にフッ素樹脂コーティング等の表面処理や加工を施すことによって摩擦抵抗を低減させる。あるいは伝熱シートの表面にグリースやオイルなどを塗布してもよい。
(下部プレート50)
In addition, a region that limits frictional resistance may be provided on the surface of the heat transfer sheet. For example, the surface of the heat transfer sheet may be subjected to a surface treatment or processing such as a fluororesin coating to reduce frictional resistance. Alternatively, grease or oil may be applied to the surface of the heat transfer sheet.
(Lower Plate 50)

下部プレート50は、電池積層体10の下面を覆う。この下部プレート50には、熱伝導性に優れた金属製の放熱板等が利用できる。また下部プレート50は、内部に冷媒の循環経路を備えるなど、冷却機構を備えてもよい。これにより、冷媒冷却によって効率良く電池積層体10を放熱、冷却できると共に、伝熱シート40によって電池積層体10と下部プレート50の熱結合状態を好適に維持できる。
(固定具)
The lower plate 50 covers the underside of the battery stack 10. A metal heat sink with excellent thermal conductivity can be used for this lower plate 50. The lower plate 50 may also be equipped with a cooling mechanism, such as an internal refrigerant circulation path. This allows the battery stack 10 to be efficiently cooled and dissipated heat by refrigerant cooling, while the heat transfer sheet 40 can maintain an optimal thermal coupling state between the battery stack 10 and the lower plate 50.
(Fixing device)

下部プレート50は、電力供給対象機器PDに固定するためのプレート固定機構6を備えている。上述の通り、図1~図3の例では、プレート固定機構6は、ブラケット60を固定するための固定具である。固定具は、図2~図3の例では、下部プレート50に形成されたプレート固定ねじ穴51と、ブラケット60に開口されたブラケット固定穴63と、プレート固定ねじ穴51とブラケット固定穴63に挿入されるプレート固定ボルト62で構成している。プレート固定ボルト62は、ねじ頭62aと、ねじ溝部62bを備えている。ここで図7の拡大断面図に示すように、下部プレート50のプレート固定ねじ穴51とブラケット60のブラケット固定穴63に挿入されたプレート固定ボルト62は、その上面が下部プレート50の主面よりも低い高さとなるよう構成されている。具体的には、図7の要部拡大図に示すように、プレート固定ボルト62のねじ頭62aの上面が、下部プレート50の主面よりも高さd1分低くなるよう設計される。これにより、プレート固定機構で下部プレート50にブラケット60に固定した状態で、プレート固定ボルト62をプレート固定ねじ穴51から上面に突出させないようにして、下部プレート50の上面で電池セル1の膨張や縮小による電池積層体10の変位を、後述する連結構造で許容させてながら、プレート固定ボルト62によって電池セル1のスライドが阻害される事態を回避できる。
(連結構造5)
The lower plate 50 is provided with a plate fixing mechanism 6 for fixing to the power supply target device PD. As described above, in the example of Figs. 1 to 3, the plate fixing mechanism 6 is a fixing tool for fixing the bracket 60. In the example of Figs. 2 to 3, the fixing tool is composed of a plate fixing screw hole 51 formed in the lower plate 50, a bracket fixing hole 63 opened in the bracket 60, and a plate fixing bolt 62 inserted into the plate fixing screw hole 51 and the bracket fixing hole 63. The plate fixing bolt 62 has a screw head 62a and a screw groove portion 62b. As shown in the enlarged cross-sectional view of Fig. 7, the plate fixing bolt 62 inserted into the plate fixing screw hole 51 of the lower plate 50 and the bracket fixing hole 63 of the bracket 60 is configured so that its upper surface is lower than the main surface of the lower plate 50. Specifically, as shown in the enlarged view of the main part of Fig. 7, the upper surface of the screw head 62a of the plate fixing bolt 62 is designed to be lower by a height d1 than the main surface of the lower plate 50. As a result, when the lower plate 50 is fixed to the bracket 60 by the plate fixing mechanism, the plate fixing bolts 62 do not protrude from the plate fixing screw holes 51 to the upper surface. This prevents the plate fixing bolts 62 from hindering the sliding of the battery cells 1, while allowing for displacement of the battery stack 10 due to expansion or contraction of the battery cells 1 on the upper surface of the lower plate 50 with the connecting structure described below.
(Connection structure 5)

さらに電源装置100は、図7の拡大断面図及び図8の側面図に示すように、下部プレート50と締結部材15とを変位を許容する状態に連結する連結構造5を備えている。これにより、電池セル1の膨張収縮による変位を下部プレート50に伝達することなく、電源装置100を安定的に電力供給対象機器PDに固定できる。 Furthermore, as shown in the enlarged cross-sectional view of Figure 7 and the side view of Figure 8, the power supply device 100 is provided with a connection structure 5 that connects the lower plate 50 and the fastening member 15 in a state that allows displacement. This allows the power supply device 100 to be stably fixed to the device PD to which power is supplied without transmitting displacement due to expansion and contraction of the battery cells 1 to the lower plate 50.

特に、電池セルの積層数が多い、図14に示すような長尺の電源装置700においては、電池セルの膨張や収縮による電池積層体の全長の変位量が大きいため、電源装置700を電力供給対象機器PDに固定するブラケット760に大きな負荷がかかる。例えば電池セルのセル数が12セルから36セルになると、伸び量が約2.7倍となり、応力負荷もこれに比例して大きくなる。このような長尺の電源装置に対して、上述したプレート固定機構6と連結構造5を有する電源装置は有利となる。具体的には、電池積層体10の平面視における矩形状のアスペクト比が5以上の長尺の電源装置に対して、有効となる。例えば、電池積層体10の長辺が概ね1m~1m20cm程度、短辺が概ね140mm~170mm程度の電源装置に対して、電力供給対象機器に固定する固定構造に大きな負荷が掛かる事態を回避できる。In particular, in a long power supply device 700 as shown in FIG. 14, which has a large number of stacked battery cells, the amount of displacement of the entire length of the battery stack due to expansion and contraction of the battery cells is large, so a large load is placed on the bracket 760 that fixes the power supply device 700 to the power supply target device PD. For example, when the number of battery cells increases from 12 to 36, the amount of expansion increases by about 2.7 times, and the stress load also increases proportionally. For such long power supply devices, a power supply device having the plate fixing mechanism 6 and the connecting structure 5 described above is advantageous. Specifically, this is effective for long power supply devices in which the rectangular aspect ratio of the battery stack 10 in a plan view is 5 or more. For example, for a power supply device in which the long side of the battery stack 10 is approximately 1 m to 1 m20 cm and the short side is approximately 140 mm to 170 mm, a situation in which a large load is placed on the fixing structure that fixes the battery stack 10 to the power supply target device can be avoided.

連結構造5は、例えば締結部材15又は下部プレート50のいずれか一方に形成された長穴と、他方に形成された穴部と、これら長穴と穴部に挿通される長穴ねじで構成される。図7の断面図に示す例では、長穴を締結部材15に、穴部を下部プレート50に、それぞれ形成している。長穴は、複数の電池セルの積層方向に沿って延長される。また穴部は、長穴と対応する位置に形成されている。この長穴と穴部に長穴ねじを挿通して螺合することで、下部プレート50と締結部材15との界面の相対的な変位を許容することができる。The connection structure 5 is composed of, for example, an elongated hole formed in either the fastening member 15 or the lower plate 50, a hole formed in the other, and an elongated screw inserted through the elongated hole and hole. In the example shown in the cross-sectional view of Figure 7, the elongated hole is formed in the fastening member 15, and the hole is formed in the lower plate 50. The elongated hole extends along the stacking direction of the multiple battery cells. The hole is formed in a position corresponding to the elongated hole. By inserting and screwing the elongated hole and hole into the elongated hole, it is possible to allow relative displacement of the interface between the lower plate 50 and the fastening member 15.

また連結構造5は、締結部材15又は下部プレート50のいずれか一方に形成された丸穴と、他方に形成された第二穴部と、これら丸穴と第二穴部に挿通される丸穴ねじを含めることが好ましい。図3~図4の分解斜視図に示す例では、締結部材15に丸穴(後述する切り欠き15g)を、下部プレート50に第二穴部52を、それぞれ形成している。丸穴は、複数の電池セル1の積層方向の中央部分に形成される。図3等の例では、締結部材15の長手方向の中央に丸穴を形成し、両端側にそれぞれ長穴を形成している。このように、連結構造5として長手方向の中央を丸穴として固定しつつ、電池積層体10の伸縮が累積して大きくなる両側の端部はそれぞれ長穴とすることで、図8に示すように電池積層体10の両端側への伸張、収縮による許容し、締結部材15と下部プレート50を、下部プレート50上での電池積層体10の摺動を許容する状態で連結することが可能となる。 The connecting structure 5 preferably includes a round hole formed in either the fastening member 15 or the lower plate 50, a second hole portion formed in the other, and a round hole screw inserted through the round hole and the second hole portion. In the example shown in the exploded perspective views of Figures 3 to 4, a round hole (notch 15g described later) is formed in the fastening member 15, and a second hole portion 52 is formed in the lower plate 50. The round hole is formed in the center of the stacking direction of the multiple battery cells 1. In the example of Figure 3, etc., a round hole is formed in the center of the longitudinal direction of the fastening member 15, and oblong holes are formed on both ends. In this way, by fixing the center in the longitudinal direction as a round hole as the connecting structure 5, while making the ends on both sides where the expansion and contraction of the battery stack 10 accumulates and becomes large, as shown in Figure 8, it is possible to connect the fastening member 15 and the lower plate 50 in a state where the battery stack 10 can slide on the lower plate 50.

さらに、プレート固定機構6と、連結構造5とは、同軸上に形成することが好ましい。すなわち、プレート固定機構6と連結構造5とを構成するねじやねじ穴を共通化することで、下部プレート50と電池積層体10の連結、及び下部プレート50とブラケット60との固定を、一箇所で行うことが可能となり、構成の簡素化や部品点数の削減が図られる。図7の例では、プレート固定機構6を構成する、下部プレート50に形成されたプレート固定ねじ穴51が、連結構造5を構成する穴部の機能を果たす。またプレート固定機構6を構成する、プレート固定ねじ穴51とブラケット固定穴63に挿入されるプレート固定ボルト62が、連結構造5を構成する長穴ねじの機能を果たしている。 Furthermore, it is preferable that the plate fixing mechanism 6 and the connecting structure 5 are formed coaxially. In other words, by sharing the screws and screw holes that constitute the plate fixing mechanism 6 and the connecting structure 5, it is possible to connect the lower plate 50 to the battery stack 10 and fix the lower plate 50 to the bracket 60 at one place, simplifying the configuration and reducing the number of parts. In the example of FIG. 7, the plate fixing screw hole 51 formed in the lower plate 50 that constitutes the plate fixing mechanism 6 functions as the hole that constitutes the connecting structure 5. In addition, the plate fixing bolt 62 inserted into the plate fixing screw hole 51 and the bracket fixing hole 63 that constitute the plate fixing mechanism 6 functions as the long hole screw that constitutes the connecting structure 5.

図3~図4に示す連結構造5は、締結部材15の下部プレート連結片15dに形成された、丸穴である切り欠き15gと、長穴である締結部材ねじ穴15f、及び下部プレート50に形成された、プレート固定ねじ穴51と第二穴部52、及びこれらに挿通されるプレート固定ボルト62及び丸穴ねじ53で構成される。なお、この例では丸穴として切り欠き15gを下部プレート連結片15dの中間に形成しているが、切り欠きに代えて貫通孔としてもよいことは云うまでもない。 The connecting structure 5 shown in Figures 3 and 4 is composed of a notch 15g which is a round hole, and a fastening member screw hole 15f which is an elongated hole, which are formed in the lower plate connecting piece 15d of the fastening member 15, and a plate fixing screw hole 51 and a second hole portion 52 which are formed in the lower plate 50, and a plate fixing bolt 62 and a round hole screw 53 which are inserted therethrough. Note that in this example, the notch 15g is formed as a round hole in the middle of the lower plate connecting piece 15d, but it goes without saying that a through hole may be used instead of the notch.

さらに連結構造5は、図7に示すように、締結部材15の下部プレート連結片15dに形成された締結部材ねじ穴15f、及び下部プレート50に形成されたプレート固定ねじ穴51に、プレート固定ボルト62を螺合している。締結部材ねじ穴15fを電池積層体10の伸縮方向に沿った長穴とすることで、下部プレート50と締結部材15を螺合しつつも、その界面における摺動を許容している。この例では、締結部材ねじ穴15fの内面と、プレート固定ボルト62のねじ溝部62bの周囲との間に、隙間d2、d3を形成している。この隙間d2、d3の分だけ、電池積層体10が伸張しても、その伸張が下部プレート50に伝達されることを回避して、下部プレート50とブラケット60を介した電力供給対象機器PDとの固定構造への負荷を軽減できる。7, the connecting structure 5 has a plate fixing bolt 62 screwed into a fastening member screw hole 15f formed in the lower plate connecting piece 15d of the fastening member 15 and a plate fixing screw hole 51 formed in the lower plate 50. The fastening member screw hole 15f is an elongated hole along the expansion and contraction direction of the battery stack 10, so that the lower plate 50 and the fastening member 15 are screwed together while allowing sliding at the interface. In this example, gaps d2 and d3 are formed between the inner surface of the fastening member screw hole 15f and the periphery of the threaded groove portion 62b of the plate fixing bolt 62. Even if the battery stack 10 expands by the amount of the gaps d2 and d3, the expansion is not transmitted to the lower plate 50, and the load on the fixing structure between the lower plate 50 and the power supply target device PD via the bracket 60 can be reduced.

以上の電源装置100は、電動車両を走行させるモータに電力を供給する車両用の電源として利用できる。電源装置100を搭載する電動車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。なお、電動車両を駆動する電力を得るために、上述した電源装置100を直列や並列に多数接続して、さらに必要な制御回路を付加した大容量、高出力の電源装置を構築した例として説明する。
(ハイブリッド車用電源装置)
The power supply device 100 described above can be used as a vehicle power source that supplies power to a motor that runs an electric vehicle. Electric vehicles that can be equipped with the power supply device 100 include hybrid cars and plug-in hybrid cars that run on both an engine and a motor, and electric cars that run only on a motor, and the power supply device 100 is used as a power source for these vehicles. Note that an example will be described in which a large-capacity, high-output power supply device is constructed by connecting a large number of the above-mentioned power supply devices 100 in series or parallel to obtain power to drive an electric vehicle, and further adding a necessary control circuit.
(Power supply unit for hybrid vehicles)

図9は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置100を搭載する例を示す。この図に示す電源装置100を搭載した車両HVは、車両本体91と、この車両本体91を走行させるエンジン96及び走行用のモータ93と、これらのエンジン96及び走行用のモータ93で駆動される車輪97と、モータ93に電力を供給する電源装置100と、電源装置100の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置100は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。車両HVは、電源装置100の電池を充放電しながらモータ93とエンジン96の両方で走行する。モータ93は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ93は、電源装置100から電力が供給されて駆動する。発電機94は、エンジン96で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置100の電池を充電する。なお、車両HVは、図9に示すように、電源装置100を充電するための充電プラグ98を備えてもよい。この充電プラグ98を外部電源と接続することで、電源装置100を充電できる。
(電気自動車用電源装置)
FIG. 9 shows an example of a power supply device 100 mounted on a hybrid vehicle that runs on both an engine and a motor. The vehicle HV mounted with the power supply device 100 shown in this figure includes a vehicle body 91, an engine 96 and a motor 93 for running the vehicle body 91, wheels 97 driven by the engine 96 and the motor 93 for running, a power supply device 100 for supplying power to the motor 93, and a generator 94 for charging the battery of the power supply device 100. The power supply device 100 is connected to the motor 93 and the generator 94 via a DC/AC inverter 95. The vehicle HV runs on both the motor 93 and the engine 96 while charging and discharging the battery of the power supply device 100. The motor 93 is driven in an area where the engine efficiency is poor, such as during acceleration or low-speed running, to run the vehicle. The motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100. The generator 94 is driven by the engine 96 or by regenerative braking when braking the vehicle, and charges the battery of the power supply device 100. As shown in Fig. 9, the vehicle HV may be provided with a charging plug 98 for charging the power supply device 100. The power supply device 100 can be charged by connecting this charging plug 98 to an external power source.
(Power supply unit for electric vehicles)

また、図10は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置100を搭載する例を示す。この図に示す電源装置100を搭載した車両EVは、車両本体91と、この車両本体91を走行させる走行用のモータ93と、このモータ93で駆動される車輪97と、このモータ93に電力を供給する電源装置100と、この電源装置100の電池を充電する発電機94とを備えている。電源装置100は、DC/ACインバータ95を介してモータ93と発電機94に接続している。モータ93は、電源装置100から電力が供給されて駆動する。発電機94は、車両EVを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置100の電池を充電する。また車両EVは充電プラグ98を備えており、この充電プラグ98を外部電源と接続して電源装置100を充電できる。
(蓄電装置用の電源装置)
FIG. 10 shows an example of mounting the power supply device 100 on an electric vehicle that runs only on a motor. The vehicle EV mounted with the power supply device 100 shown in this figure includes a vehicle body 91, a motor 93 for driving the vehicle body 91, wheels 97 driven by the motor 93, a power supply device 100 that supplies power to the motor 93, and a generator 94 that charges the battery of the power supply device 100. The power supply device 100 is connected to the motor 93 and the generator 94 via a DC/AC inverter 95. The motor 93 is driven by power supplied from the power supply device 100. The generator 94 is driven by energy generated when the vehicle EV is subjected to regenerative braking, and charges the battery of the power supply device 100. The vehicle EV also includes a charging plug 98, which can be connected to an external power source to charge the power supply device 100.
(Power supply device for power storage device)

さらに、本発明は、電源装置の用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。実施形態に係る電源装置は、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。図11は、電源装置100の電池を太陽電池82で充電して蓄電する蓄電装置を示す。 Furthermore, the present invention does not limit the use of the power supply device to a power source for a motor that runs a vehicle. The power supply device according to the embodiment can also be used as a power source for a power storage device that charges a battery with electricity generated by solar power generation, wind power generation, etc. and stores the electricity. Figure 11 shows a power storage device that charges the battery of the power supply device 100 with a solar cell 82 and stores the electricity.

図11に示す蓄電装置は、家屋や工場等の建物81の屋根や屋上等に配置された太陽電池82で発電される電力で電源装置100の電池を充電する。この蓄電装置は、太陽電池82を充電用電源として充電回路83で電源装置100の電池を充電した後、DC/ACインバータ85を介して負荷86に電力を供給する。このため、この蓄電装置は、充電モードと放電モードを備えている。図に示す蓄電装置は、DC/ACインバータ85と充電回路83を、それぞれ放電スイッチ87と充電スイッチ84を介して電源装置100と接続している。放電スイッチ87と充電スイッチ84のON/OFFは、蓄電装置の電源コントローラ88によって切り替えられる。充電モードにおいては、電源コントローラ88は充電スイッチ84をONに、放電スイッチ87をOFFに切り替えて、充電回路83から電源装置100への充電を許可する。また、充電が完了し満充電になると、あるいは所定値以上の容量が充電された状態で、電源コントローラ88は充電スイッチ84をOFFに、放電スイッチ87をONにして放電モードに切り替え、電源装置100から負荷86への放電を許可する。また、必要に応じて、充電スイッチ84をONに、放電スイッチ87をONにして、負荷86への電力供給と、電源装置100への充電を同時に行うこともできる。The power storage device shown in FIG. 11 charges the battery of the power supply device 100 with power generated by a solar cell 82 arranged on the roof or rooftop of a building 81 such as a house or factory. This power storage device charges the battery of the power supply device 100 with a charging circuit 83 using the solar cell 82 as a charging power source, and then supplies power to a load 86 via a DC/AC inverter 85. For this reason, this power storage device has a charging mode and a discharging mode. The power storage device shown in the figure connects the DC/AC inverter 85 and the charging circuit 83 to the power supply device 100 via a discharge switch 87 and a charge switch 84, respectively. The discharge switch 87 and the charge switch 84 are switched ON/OFF by the power storage device's power supply controller 88. In the charge mode, the power supply controller 88 switches the charge switch 84 to ON and the discharge switch 87 to OFF to allow charging from the charging circuit 83 to the power supply device 100. Furthermore, when charging is completed and the battery is fully charged, or when a capacity equal to or greater than a predetermined value is charged, the power supply controller 88 switches the charging switch 84 to OFF and the discharging switch 87 to ON to switch to a discharging mode, permitting discharging from the power supply device 100 to the load 86. Furthermore, if necessary, the charging switch 84 can be turned ON and the discharging switch 87 can be turned ON to supply power to the load 86 and charge the power supply device 100 at the same time.

さらに、電源装置は、図示しないが、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電装置の電源として使用することもできる。深夜電力で充電される電源装置は、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、電源装置は、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。この電源装置は、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。 Furthermore, although not shown, the power supply device can also be used as a power source for a power storage device that uses late-night power at night to charge and store electricity in a battery. A power supply device that is charged with late-night power is charged with late-night power, which is surplus electricity from power plants, and can output electricity during the day when the power load is high, thereby limiting daytime peak power to a low level. Furthermore, the power supply device can also be used as a power source that charges with both the output of solar cells and late-night power. This power supply device makes effective use of both the power generated by solar cells and late-night power, and can store electricity efficiently while taking into account the weather and power consumption.

以上のような蓄電システムは、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用または工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機や道路用の交通表示器などのバックアップ電源用などの用途に好適に利用できる。 The above-mentioned energy storage system can be ideally used for a variety of applications, including as a backup power supply that can be mounted on a computer server rack, as a backup power supply for wireless base stations for mobile phones and the like, as a power storage device for home or factory use, as a power source for street lights, as an energy storage device combined with a solar cell, and as a backup power supply for traffic lights and road traffic indicators.

本発明に係る電源装置及びこれを備える車両は、ハイブリッド車、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両を駆動するモータの電源用等に使用される大電流用の電源として好適に利用できる。例えばEV走行モードとHEV走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置が挙げられる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。The power supply device and vehicle equipped with the same according to the present invention can be suitably used as a high current power supply for the power supply of motors that drive electric vehicles such as hybrid cars, fuel cell vehicles, electric cars, and electric motorcycles. Examples include power supply devices for plug-in hybrid electric cars, hybrid electric cars, electric cars, etc. that can switch between EV driving mode and HEV driving mode. They can also be used as backup power supplies that can be mounted on computer server racks, backup power supplies for wireless base stations for mobile phones, etc., power supplies for home and factory storage, power supplies for street lights, power storage devices combined with solar cells, backup power supplies for traffic lights, etc.

100、700、900…電源装置、1…電池セル、1X…端子面、1a…外装缶、1b…封口板、2…電極端子、5…連結構造、6…プレート固定機構、10…電池積層体、14…電池側プレート、15…締結部材;15a…締結主面;15b…エンドプレート係止片;15c…押圧片;、15d…下部プレート連結片;15f…締結部材ねじ穴;15g…切り欠き、16…絶縁スペーサ、17…端面スペーサ、20…エンドプレート、40…伝熱シート、42…低摩擦抵抗領域、50…下部プレート、51…プレート固定ねじ穴、52…第二穴部、53…丸穴ねじ、60、760、960…ブラケット、62…プレート固定ボルト;62a…ねじ頭;62b…ねじ溝部、63…ブラケット固定穴、81…建物、82…太陽電池、83…充電回路、84…充電スイッチ、85…DC/ACインバータ、86…負荷、87…放電スイッチ、88…電源コントローラ、91…車両本体、93…モータ、94…発電機、95…DC/ACインバータ、96…エンジン、97…車輪、98…充電プラグ、901…電池セル、902…スペーサ、903…エンドプレート、704、904…バインドバー、PD…電力供給対象機器、DI…凹部、d1…高さ;d2、d3…隙間、HV、EV…車両100, 700, 900...power supply device, 1...battery cell, 1X...terminal surface, 1a...outer can, 1b...sealing plate, 2...electrode terminal, 5...connection structure, 6...plate fixing mechanism, 10...battery stack, 14...battery side plate, 15...fastening member; 15a...main fastening surface; 15b...end plate locking piece; 15c...pressure piece; 15d...lower plate connecting piece; 15f...fastening member screw hole; 15g...notch, 16...insulating spacer, 17...end surface spacer, 20...end plate, 40...heat transfer sheet, 42...low friction resistance area, 50...lower plate, 51...plate fixing screw hole, 52...second hole portion, 53...round hole screw, 60, 760, 960... Bracket, 62...plate fixing bolt; 62a...screw head; 62b...thread groove portion; 63...bracket fixing hole; 81...building; 82...solar cell; 83...charging circuit; 84...charging switch; 85...DC/AC inverter; 86...load; 87...discharging switch; 88...power supply controller; 91...vehicle body; 93...motor; 94...generator; 95...DC/AC inverter; 96...engine; 97...wheel; 98...charging plug; 901...battery cell; 902...spacer; 903...end plate; 704, 904...bind bar; PD...device to be supplied with power; DI...recess; d1...height; d2, d3...gap; HV, EV...vehicle

Claims (10)

電力供給対象機器に固定するための電源装置であって、
外装缶を角型とする複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを積層した電池積層体の両側端面を覆う一対のエンドプレートと、
前記電池積層体の下面を覆う下部プレートと、
前記複数の電池セルの積層方向に沿って延長された板状で、前記電池積層体の対向する側面にそれぞれ配置されて、前記下部プレートの上面に前記電池積層体を載置した状態で前記エンドプレート同士を締結する複数の締結部材と、
前記下部プレートを、電力供給対象機器に固定するためのプレート固定機構と、
前記下部プレートと前記締結部材とを、変位を許容する状態に連結する連結構造と、
を備えており、
前記連結構造が、
前記締結部材又は下部プレートのいずれか一方に形成された、前記複数の電池セルの積層方向に沿って延長された長穴と、
前記締結部材又は下部プレートのいずれか他方の、前記長穴と対応する位置に形成された穴部と、
前記長穴及び穴部を挿通して、前記下部プレートと締結部材との界面の相対的な変位を許容する状態に螺合される長穴ねじと、
を有し、
前記連結構造が、さらに、
前記締結部材又は下部プレートのいずれか一方の、前記複数の電池セルの積層方向の中央部分に形成された丸穴と、
前記締結部材又は下部プレートのいずれか他方の、前記丸穴と対応する位置に螺合される丸穴ねじと、
を備え、
前記長穴は、前記締結部材又は下部プレートのいずれか一方において、前記複数の電池セルの積層方向の端部の両方にそれぞれ形成されており、
前記長穴ねじは、前記締結部材又は下部プレートのいずれか他方において、前記長穴と対応する位置にそれぞれ螺合されてなる電源装置。
A power supply device for fixing to a power supply target device,
A plurality of battery cells having rectangular exterior cans;
a pair of end plates that cover both side end surfaces of a battery stack formed by stacking the multiple battery cells;
a lower plate covering the lower surface of the battery stack;
a plurality of fastening members each having a plate shape extending along a stacking direction of the plurality of battery cells, the fastening members being disposed on opposing side surfaces of the battery stack and fastening the end plates together in a state in which the battery stack is placed on an upper surface of the lower plate;
a plate fixing mechanism for fixing the lower plate to a device to be supplied with power;
a connection structure that connects the lower plate and the fastening member in a state that allows displacement;
Equipped with
The connecting structure is
a slot formed in either the fastening member or the lower plate and extending along a stacking direction of the plurality of battery cells;
a hole formed in the other of the fastening member or the lower plate at a position corresponding to the long hole;
a slotted screw that is inserted through the slotted hole and the hole and screwed into the slotted hole in a state that allows relative displacement of the interface between the lower plate and the fastening member;
having
The connecting structure further comprises:
a circular hole formed in a center portion in a stacking direction of the plurality of battery cells of either the fastening member or the lower plate;
a round hole screw that is screwed into the other of the fastening member or the lower plate at a position corresponding to the round hole;
Equipped with
the long holes are formed in either the fastening member or the lower plate at both ends in a stacking direction of the plurality of battery cells,
The elongated screw is screwed into the other of the fastening member or the lower plate at a position corresponding to the elongated hole .
請求項1に記載の電源装置であって、
前記プレート固定機構が、前記下部プレートを、電力供給対象機器に固定するためのブラケットと、
前記下部プレートと前記ブラケットを固定するための固定具である電源装置。
2. The power supply device according to claim 1,
the plate fixing mechanism includes a bracket for fixing the lower plate to a power supply target device;
A power supply device that is a fixture for fixing the lower plate and the bracket.
請求項2に記載の電源装置であって、
前記ブラケットが、前記一対のエンドプレートからそれぞれ突出する姿勢に固定されてなる電源装置。
3. The power supply device according to claim 2,
The bracket is fixed in a position so as to protrude from each of the pair of end plates.
請求項2又は3に記載の電源装置であって、
前記プレート固定機構が、
前記下部プレートに形成されたプレート固定ねじ穴と、
前記ブラケットに開口されたブラケット固定穴と、
前記プレート固定ねじ穴とブラケット固定穴に挿入されるプレート固定ボルトと、
で構成され、
前記プレート固定ねじ穴及びブラケット固定穴に挿入されたプレート固定ボルトは、その上面が、前記下部プレートの主面よりも低い高さとなるよう構成されてなる電源装置。
4. The power supply device according to claim 2 or 3,
The plate fixing mechanism includes:
a plate fixing screw hole formed in the lower plate;
a bracket fixing hole opened in the bracket;
a plate fixing bolt inserted into the plate fixing screw hole and the bracket fixing hole;
It is composed of
A power supply device configured such that the plate fixing bolts inserted into the plate fixing screw holes and the bracket fixing holes have their upper surfaces at a height lower than the main surface of the lower plate.
請求項1~のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記プレート固定機構と、前記連結構造とが、同軸上に形成されており、
前記プレート固定機構を構成する、前記下部プレートに形成されたプレート固定ねじ穴が、前記連結構造を構成する、前記下部プレートに形成された穴部であり、
前記プレート固定機構を構成する、前記プレート固定ねじ穴とブラケット固定穴に挿入されるプレート固定ボルトが、前記連結構造を構成する、前記穴部を挿通して、前記下部プレートと締結部材との界面の相対的な変位を許容する状態に螺合される長穴ねじである電源装置。
The power supply device according to any one of claims 1 to 4 ,
The plate fixing mechanism and the connecting structure are formed coaxially,
a plate fixing screw hole formed in the lower plate constituting the plate fixing mechanism is a hole portion formed in the lower plate constituting the connecting structure,
The plate fixing bolt that constitutes the plate fixing mechanism and is inserted into the plate fixing screw hole and the bracket fixing hole is a long hole screw that constitutes the connecting structure and is screwed into the hole portion in a state that allows relative displacement of the interface between the lower plate and the fastening member.
請求項1~のいずれか一項に記載の電源装置であって、さらに、
前記下部プレートの上面と、前記電池積層体の下面との間に介在されて、前記下部プレートと電池積層体とを熱結合状態とする伝熱シートを備えてなる電源装置。
The power supply device according to any one of claims 1 to 5 , further comprising:
a heat transfer sheet interposed between an upper surface of the lower plate and a lower surface of the battery stack, thermally coupling the lower plate and the battery stack.
請求項に記載の電源装置であって、
前記伝熱シートが、弾性を有する絶縁性の部材で構成されてなる電源装置。
7. The power supply device according to claim 6 ,
The power supply device, wherein the heat transfer sheet is made of an elastic insulating material.
請求項1~のいずれか一項に記載の電源装置であって、
前記電池積層体の平面視における矩形状のアスペクト比が5以上である電源装置。
The power supply device according to any one of claims 1 to 7 ,
a rectangular battery stack having an aspect ratio of 5 or greater in a plan view;
請求項1~いずれか一に記載の電源装置を備える車両であって、
前記電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備える車両。
A vehicle equipped with the power supply device according to any one of claims 1 to 8 ,
A vehicle comprising the power supply device, a motor for driving supplied with power from the power supply device, a vehicle body mounting the power supply device and the motor, and wheels driven by the motor to drive the vehicle body.
請求項1~のいずれか一に記載の電源装置を備える蓄電装置であって、
前記電源装置と、該電源装置への充放電を制御する電源コントローラとを備えており、前記電源コントローラでもって、外部からの電力により前記電池セルへの充電を可能とすると共に、該電池セルに対し充電を行うよう制御する蓄電装置。
A power storage device comprising the power supply device according to any one of claims 1 to 8 ,
A power storage device comprising the power supply device and a power supply controller that controls charging and discharging to the power supply device, the power supply controller enabling charging of the battery cells using external power and controlling the charging of the battery cells.
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